Heliintensiivsus

Allikas: Vikipeedia
Heli iseloomustavad suurused
ja nende tasemed [1]
Suurus
(ühik)
Tase
(ühik)
Helirõhk p
(Pa)
Helirõhu tase (SPL) Lp
(dB SPL)
Heliintensiivsus I
(W/m2)
Heliintensiivsuse tase LI
(dB SIL)
Helivõimsus Pak
(W)
Helivõimsuse tase LPak
(dB PWL)
Helienergia W
(J)
Helienergia tase LW
(dB SWL)
Helienergia tihedus E
(J/m3)
Helienergia tiheduse tase LE
(dB-SEL)
Helivaljus N
(sone)
Helivaljuse tase LN
(phone)

Heliintensiivsus I on helienergia voog, mis läbib heli levimissuunaga risti oleva pinna pindalaühikut (m2) ühes ajaühikus (s). Et energia ühik on džaul (J) ja J/s = W (vatt), siis on heliintensiivsuse mõõtühik W/m2.

Pindalaühikut läbiva heli intensiivsus on pöördvõrdeline punktikujulise heliallika kauguse r ruuduga: I ~ 1/r2. Näiteks kauguse kahekordistamisel väheneb helienergia neljakordselt (6 dB), kümnekordistamisel sajakordselt (20 dB).

Heliintensiivsus I on võrdeline helivõimsusega Pak:

I = \dfrac{P_{\text{ak}}}{A},

kus A on pindala m2.

Heliintensiivsuse tase[muuda | muuda lähteteksti]

Heliintensiivsuse taset LI mõõdetakse detsibellides lähteintensiivsuse I0 suhtes, milleks on 10−12 W/m2 = 1 pW/m2. See 0-dB-tase vastab helirõhu lähtetasemele 2∙10–5 Pa. [2] Nimelt on heliintensiivsus I ja helirõhk p seotud valemiga (analoogne Ohmi seadust väljendava seosega)

I = \dfrac{p^{2}}{Z_{0}},

kus Z0 = 400 N·s/m3 on akustiline impedants (takistus); see on kokkuleppeline väärtus, sest tegelikult pole akustiline impedants püsiv, vaid sõltub teataval määral õhu tihedusest, see aga omakorda temperatuurist, õhurõhust ja õhuniiskusest (kuiva õhu akustiline takistus normaalrõhul ja 20 °C juures on 410 N·s/m3).

Nii valitud Z0 väärtuse alusel arvutades saamegi, et rõhule 2∙10–5 = 0,00002 Pa vastab intensiivsus

I =  \dfrac{0,00002^{2}}{400} = 1 \cdot 10^{-12} \,\frac \text{W}{\text{m}^{2}}.

Sellest seosest tulenevalt väljendab mingit helirõhu taset ja vastavat heliintensiivsuse taset ühesuurune detsibellide arv. Seetõttu võib lühidalt kõnelda helitasemest või helinivoost, lühend SPL (ingl k sõnadest sound pressure level).

Heliintensiivsuse I tase LI detsibellides lähteintensiivsuse I0 suhtes arvutatakse valemiga

L_\text{I} = 10 \log\!\left(\frac{I}{I_0}\right)\!~\mathrm{dB}.

Näiteks kui heliintensiivsus I on 0,01 W/m2, siis heliintensiivsuse tase

L_\text{I} = 10 \log\!\left(\frac{10^{-2}}{10^{-12}}\right)\!~\mathrm{dB} = 10 \cdot 10 = 100 \; \text {dB}.

Heliintensiivsuse taset võib väljendada ka helirõhkude suhte kaudu, lähtudes sellest, et heliintensiivsus I on võrdeline helirõhu I ruuduga (I ~ p2) ja tulenevalt logaritmi omadusest lg a2 = 2 lg a:

 L_\text{I} = 20 \cdot \operatorname{log} \left(\frac{p}{p_0}\right) \qquad (p_0 = 0,00002 \;\text{Pa}) .

Viited[muuda | muuda lähteteksti]


Kirjandus[muuda | muuda lähteteksti]

  • Ilmar Eiskop, Aleksander Sillart. Akustika ja helitehnika. Tallinn, Valgus, 1988